腐食平板表面形状のフラクタル性と鋼板の強度・変形能の関係に関する研究

本研究では、腐食表面形状のフラクタル性について計測データからのフラクタル次元算定について検討した。その手法としては、(1)粗視化の度合いを変える方法、(2)測度の関係から求める方法、(3)相関関数から求める方法、(4)スペクトルより求める方法など、いくつかの手法があるが、今回は、(1)の手法を用いた。全面腐食表面の場合、表面形状にわずかなフラクタル性が認められるが、ピット腐食の段階では、フラクタル性を確認することはできなかった。腐食平板の強度試験と等価な試験として腐食表面形状をNCフライス盤により再現加工した試験片による試験を実施するとともに対応する腐食表面形状を持つ試験片の破断数値シミュレーションを実施した。腐食材の引っ張り試験では、その延性低下現象が問題となる。そこで、腐食鋼板表面形状に対する大ひずみ、大変形弾塑性解析により数値的に塑性変形の局所化と強度低下さらに延性低下を検討した。必要な材料の真応力-真ひずみ関係を求めるために、先ず画像処理による大ひずみ測定法を開発した。このデータを用い解析コードLS-DYNAで破断までの解析を実施したところ通常の引張試験結果を極めて良好に再現するシミュレーション結果を得た。さらに、腐食ピッチを有する試験片の場合についても各種のピット形状、ピット密度に対する数値シミュレーションを行い、実験結果との比較検討をした。このような数値計算においては、ピット形状や塑性変形の局所化との関係で破断ひずみの要素寸法依存性があることも明らかとなった。

本研究では、腐食表面形状のフラクタル性について計測データからのフラクタル次元算定について検討した。その手法としては、(1)粗視化の度合いを変える方法、(2)測度の関係から求める方法、(3)相関関数から求める方法、(4)スペクトルより求める方法など、いくつかの手法があるが、今回は、(1)の手法を用いた。全面腐食表面の場合、表面形状にわずかなフラクタル性が認められるが、ピット腐食の段階では、フラクタル性を確認することはできなかった。腐食平板の強度試験と等価な試験として腐食表面形状をNCフライス盤により再現加工した試験片による試験を実施するとともに対応する腐食表面形状を持つ試験片の破断数値シミュレーションを実施した。腐食材の引っ張り試験では、その延性低下現象が問題となる。そこで、腐食鋼板表面形状に対する大ひずみ、大変形弾塑性解析により数値的に塑性変形の局所化と強度低下さらに延性低下を検討した。必要な材料の真応力-真ひずみ関係を求めるために、先ず画像処理による大ひずみ測定法を開発した。このデータを用い解析コードLS-DYNAで破断までの解析を実施したところ通常の引張試験結果を極めて良好に再現するシミュレーション結果を得た。さらに、腐食ピッチを有する試験片の場合についても各種のピット形状、ピット密度に対する数値シミュレーションを行い、実験結果との比較検討をした。このような数値計算においては、ピット形状や塑性変形の局所化との関係で破断ひずみの要素寸法依存性があることも明らかとなった。